FX2N PLC N:N網絡
一 網絡概述:
目前PLC網絡采用分級分布式復合結構時,一般分為三級(層)
1管理層(以太網)
2控制層(開放式,標準的現場總線)
3現場層(部件層)也就是指裝置層和傳感器層
以太網采用CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Asscess with Collision Detection)介質訪問控制方式,即載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測方式,該方式可以簡單通俗地敘述為“先聽后講,邊講邊聽”。以太網在工廠管理層、車間監(jiān)控層將成為主流技術,與互連網技術結合是未來eManufactory技術基礎; 在沒有嚴格時間要求的設備層也將獲得一定的發(fā)展;但對一般工業(yè)網絡要求實時性、確定性通信場合,現場總線技術還將處于主導地位;我們必須學會面對一個多種網絡技術并存的現實世界。以下就對現場總線中的一種 ――令牌總線進行研究。
二 關鍵字:以太網, 令牌總線(N:N網絡),RS485
N:N網絡相當于三級總線型結構的中間一級,即控制層,最低一層為遠程I/O鏈路,負責與現場設備通信,收集現場數據,驅動執(zhí)行器,在遠程I/O鏈路中配置周期I/O通信機制,這一層也可配置AS-I(傳感器-執(zhí)行器接口)鏈路,除了N:N網絡外,比較通用的有主從總線(1:N)方式,爭用總線方式,令牌環(huán)方式,浮動主站(N:M)方式,目前已存在若干種現場總線,現場總線的體系結構,省略了網絡層,傳輸層,回話層及表示層這四層,包括應用層(APPLICATION),數據鏈路層(DATALINK),物理層(PHYSICAL),這主要時針對工業(yè)過程的特點,使數據在網絡流動中盡量減少中間環(huán)節(jié),加快數據的傳輸速度,提高網絡通信及數據處理的實時性,他們之間區(qū)別最大之處在于數據鏈路層協(xié)議,尤其是這層中的介質訪問控制(MAC)子層,MAC協(xié)議可分為如下三個類型。(1)集中式輪詢協(xié)議。1:N(2)令牌總線協(xié)議N:N(3)總線仲裁協(xié)議。
SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系統(tǒng)作為生產過程和事物管理自動化最為有效的計算機軟硬件系統(tǒng)之一,它包含兩個層次的含義:一是分步式的數據采集系統(tǒng),即智能數據采集系統(tǒng),也就是通常所說的下位機;另一個是數據處理和顯示系統(tǒng),即上位機HMI(Human Machine Interface)系統(tǒng)。
三 RS232C和RS422/485串行通信接口介紹
RS232C和RS422/485串行通信接口,RS232C地電氣接口電路是單端驅動,單端接收地電路,有公共地線,這種接口電路不能區(qū)分有用信號和干擾信號,抗干擾能力差,故其傳輸速率和傳輸距離收到很大限制。 RS422/485采用平衡驅動,差分接收電路,取消了信號地地接法,平衡驅動器相當于兩個單端驅動器,當輸入同意信號時其輸出是反相的,如有共模信號干擾時,接收器只接收差分信號電壓,從而大大提高了抗共模干擾的能力,并能在較長距離內明顯提高傳輸速率。其傳輸距離可達1200M(10KB/S)傳輸速率可達10MB/S,分別是RS232C的100倍和500倍。
RS485是RS422的變形,二者的區(qū)別是RS422為全雙工型,RS485為半雙工型,在使用RS485互聯(lián)時,某一時刻只有一個站點可以發(fā)送數據,其他站點只能接收,因此,其發(fā)送電路必須由使能端加以控制,
用FX2N所組成地N:N網絡地總站點數最大為8個,使用專用協(xié)議時,最多16個站,包括A系列的可編程控制器,半雙工通訊,38400bps,
N:N網絡 RS485連線的選擇是 一對導線 ,單對子布線的情況下,在端子RDA和RDB之間連接端子電阻(110歐,1/2瓦棕棕棕),雙對子布線的情況下,在端子SDA和SDB之間連接端子電阻,(220歐姆,1/4瓦),而在RDA和RDB之間也是這樣。(橙橙棕),
優(yōu)點: 1節(jié)省配線,2提高處理速度,3實時性好。
四N:N網絡設計
1硬件設計, PLC可選用FX2N,FX2NC,FX1N,FX0N,通訊選用FX2N-485-BD,或者FX1N-485-BD,FX0N-485-BD,在本設計中,選用兩個FX2N-485-BD,兩個FX1N-485-BD。一個FX1N-32MR,一個FX1N-485-BD
2軟件設計, 由于使用了三個FX2N可編程控制器,在軟件設計中,要分別對每個可編程控制器進行編程,選一個PLC為主站, 將網絡參數寫在這個主站中.
其他程序見附表, 分別為每個可編程控制器寫好程序。其通訊通過以下操作實現:
1) 主站點的輸入點X000到X003(M1000到M1003)輸出到站點號1和2的輸出點Y010到Y013。
2) 站點1的輸入點X000到X003(M1064到M1067)輸出到主站點和站點2的輸出點Y014到Y017。
3) 站點2的輸入點X000到X003(M1128到M1131)輸出到主站點和站點1的輸出點Y020到Y023.
4) 主站點中的數據寄存器D1指定為站點1中計數器C1的設定值。
計數器C1的接觸(M1070)狀態(tài)反映在主站點的輸出點Y005上。
5) 主站點中的數據寄存器D2指定為站點2中計數器C2的設定值。
計數器C2的接觸(M1140)狀態(tài)反映在主站點的輸出點Y006上。
6) 站點1中數據寄存器D10的值和站點2中數據寄存器D20的值被加入主站點,并被存入數據寄存器D3中。
7) 主站點中數據寄存器D0的值和站點2中數據寄存器D20的值被加入站點1,并被存入數據寄存器D11中。
8) 主站點中數據寄存器D0的值和站點1中數據寄存器D10的值被加入站點2,并被存入數據寄存器D21中。
五 結果分析
在本試驗中,N=3, 在這個網絡中,通過485BD的通訊功能,鏈接了這個網絡中的數據,這種通訊是通過在刷新范圍內的字軟元件和位軟件的數值和狀態(tài)交換來實現的,可以通過改變一個站點的數值,來改變整個網絡的控制狀態(tài)。
此網絡的最大總站點數最大為8個,為半雙工通訊,可以根據需要來決定站點數的多少,當增加站點數的時候, 可以通過修改N=3的程序,寫入增加站點的程序,并在原有的站點進行相應的改變即可實現。
此網絡適用于多點分散控制, 實時性要求高的場合, 且處理速度快。能節(jié)省配線, 。但存在的問題是有通訊距離的限制,在此系統(tǒng)中不使用FX2N-485-BD或FX1N-485-BD時,最大延伸距離是500M,(使用時:最大50M)。